ANALISA KEKUATAN MEKANIK KOMPOSIT SERAT SABUT KELAPA (COCOS NUCIFERA) UNTUK PEMBUATAN PANEL PANJAT TEBING SESUAI STANDAR BSAPI Suhdi 1, Sandra Mardhika 2, Firlya Rosa 3 1,3 Staff Pengajar Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung 2 Sarjana Strata 1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung Kawasan Kampus Terpadu Desa Balun Ijuk Kec. Merawang Kabupaten Bangka Email : suhdi@ubb.ac.id Abstrak Komposit adalah suatu material yang terbuat dari kombinasi dua atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Bahan komposit yang biasa digunakan adalah komposit sintetis yaitu komposit yang menggunakan serat karbon sebagai bahan penguat komposit fiberglass. Panel panjat tebing adalah bagian dari perlengkapan panjat tebing yang biasanya terbuat dari fiberglass,dimana syarat dan standar dari pembuatan panel panjat tebing telah ditentukan oleh BSAPI. Pada penelitian inipembuatan panel panjat tebing dilakukan dengan menggunakan serat sabut kelapa (cocos nucifera) sebagai serat penguat yang telah dilakukan perendaman dalam NaOH 5% selama 2 jam, dilakukan menggunakan metode hand lay up, perbandingan resin dan katalis 1:100, perbandingan talk dan resin 1:1, dimensi benda uji yang dibuat menggunakan standar ASTM D638 untuk pengujian tarik dan ASTM D790 untuk pengujian lentur sesuai standar BSAPI. Dari pengujian didapatkan hasil uji tarik dan uji lentur yaitu kekuatan tarik 13,034 modulus elastisitas tarik 4359,322 Mpa, kekuatan lentur 24,515, modulus elastisitas lentur 3649,179. Jika dilihat dari hasil penelitian panel panjat tebing serat sabut kelapa maka kekuatan mekanik panel panjat tebing serat sabut kelapa belum mencapai kekuatan mekanik panel panjat tebing yang telah distandarkan oleh Badan Standarisasi dan Akreditasi Pemanjatan Indonesia (BSAPI). Kata Kunci : Komposit, Serat Kelapa, Panel panjat tebing Abstract Composite is a material made from a combination of two or more materials to produce composite materials that have mechanicals properties and the different characteristics of the constituent material. Composit material used is synthetic composite is a composite that uses carbon fiber as a reinforcing material for composite fiberglass. Rock climbing is part of rock climbing equipment are usually made of fiberglass and multiplex where the requirements and standard of rock climbing panel maker have been determined by BSAPI. Manufacture of panels of rock climbing is done by using coconut coir fiber (cocos nucifera) as reinforcement fibers that have been immersion in 5% NaOH for 2 hours. Manufacture of panels of rock climbing using hand lay up, the ratio of resin and catalyst is 1:100, the ratio talk and resin 1:1, the dimensions of the specimen are made using the standard ASTM D638 or tensile testing and ASTM D790 for testing bending BSAPI standard. The results obtained from testing the tensile and bending test is tensile strength 13,034 MPa tensile modulus of elasticity 4359,322 MPa, flexural str gth 24,515 MPa flexural modulus of elasticity 3649,322 MPa. When see from the result from the results of the research panel climbing cococnut fiber is the mechanical strength of the rock climbing fiber panel coconut coil panel has not yet reached the mechanical strength of rock climbing that has been standardized by BSAPI. Key word :Composit, Coconut Fiber, Panel of Rock Clim 29 Suhdi, dkk; Analisa Kekuatan Mekanik Komposit Seratsabut Kelapa (Cocos Nucifera)
PENDAHULUAN Penggunaan sabut kelapa banyak dimanfaatkan karena sabut kelapa memiliki sifat tahan lama, sangat ulet, kuat terhadap gesekan, tidak mudah patah, tahan terhadap air, tidak mudah membusuk, tahan terhadap jamur dan hama serta tidak dihuni oleh rayap dan tikus. Untuk itu, serat sabut kelapa menjadi alternatif perkembangan komposit, karena selain murah, mudah didapat juga sangat berlimpah. Penelitian tentang kekuatan mekanik komposit serat sabut kelapa menyatakan bahwa komposit serat sabut kelapa dengan NaOH selama 2 jam dengan veraksi volume memberikan pengaruh terhadap peningkatan kekuatan bending. Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Dewasa ini teknologi komposit mengalami kemajuan yang sangat pesat. Bahan komposit yang biasa digunakan adalah komposit sintesis yaitu komposit yang menggunkan serat karbon sebagai bahan penguat fiberglass. Fiber adalah sebuah material komposit atau plastik yang diperkuat serat yang kuat, ringan, tetapi mahal dan tidak bisa di daur ulang. Fiberglass sering digunakan untuk pembuatan pesawat, motor, mobil, kapal laut dan salah satu bahan komposit fiberglass adalah panel panjat tebing. Panel panjat tebing adalah bagian panjat tebing yang biasanya terbuat dari fiberglass dimana syarat dan standar dari untuk atau tidaknya komposit serat sabut kelapa digunakan untuk membuat panel panjat tebing. METODE PENELITIAN Dalam Penelitian yang dilakukan membuat 3 buah panel panjat tebing dengan ukuran 500mm 2 menggunakan serat buah kelapa (Cocos Nucifera) dengan perlakuan yang sama yaitu merendamkan dengan NaOH 5% selama 2 jam. Pembuatan panel penggunakan metode pengolesan atau biasa disebut hand lay up menggunakan cetakan dengan pencampuran resin dan talk 1:1, sedangkan campuran resin dan katalis dengan perbandingan campuran 100:1. Untuk spesimen pengujian mengacu pada ASTM D368 untuk uji tarik dan ASTM D790 untuk uji lentur dengan membandingkan dengan standar kekuatan tarik dan kekuatan lentur panel panjat tebing sesuai syarat dari BSAPI yaitu dengan melakukan pengujian pada sampel bahan panel panjat tebing yang ada terbuat dari fiberglass. adalah : Alat yang digunakan dalam penelitian ini rik 20 KN Ji Lentur 20 KN Rangkaian kegiatan penelitian digambarkan sebagai berikut : Persiapan Cetakan Panel panjat Tebing Uji Tarik Mulai Pengumpulan Data Persiapan Alat dan Bahan Perendaman Serat dengan NaOH Selama 2 Jam Pengeringan Pembuatan Panel Panjat Tebing 1. Panel Panjat Tebing 1 2. Panel Panjat Tebing 2 3. Panel Panjat Tebing 3 Pengeringan Panel Kesimpulan dan Saran Persiapan Adonan Resin, Talk dan Katalis Pemotongan Panel Panjat Tebing serat sabut kelapa Untuk Spesimen Uji Tarik Analisa Data Hasil Pengujian Selesai Gambar 1. Diagram Alir Penelitian Menyiapkan panel panjat tebing yang sudah ada Uji Lentur 30 Suhdi, dkk; Analisa Kekuatan Mekanik Komposit Seratsabut Kelapa (Cocos Nucifera)
HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam Penelitian yang dilakukan membuat 3 buah benda uji panel panjat tebing yang terbuat dari serat sabut kelapa dengan rendaman NaOH 5% selama 2 jam dengan ukuran 500 mm 2 seperti pada gambar berikut: Panel 2 Dari panel 2 dilakukan pembuatan sampel pengujian yang ditandai nomor spesimen 6,7,8,9 dan 10 dengan hasil sebagai berikut : Tabel 2. Hasil pengujian tarik panel panjat tebing 2 Gambar 2. Panel Panjat Tebing Dari setiap benda uji dipotong dan diuji menjadi 5 sampel untuk dilakukan proses pengujian. 1. Hasil Uji Tarik Komposit Berpenguat Serat Sabut Kelapa (Cocos Nunifera) dan Fiberglass Panel 1 Dari panel 1 dilakukan pembuatan sampel pengujian yang ditandai nomor spesimen 1,2,3,4 dan 5 dengan hasil sebagai berikut : Tabel 1. Hasil pengujian tarik pada panel panjat tebing 1 Dari tabel 2 diatas didapatkan data bahwa benda uji 6,7,8,9 dan 10 untuk spesimen uji pada panel panjat tebing 2 Rata-rata kekuatan tarik yaitu : 12,549 MPa, rata-rata regangan yang terjadi adalah 0,261 % dan rata-rata modulus elastisitas adalah 4334,27 Mpa. Panel 3 Dari panel 3 dilakukan pembuatan sampel pengujian yang ditandai nomor spesimen ditandai nomor spesimen 11,12,13,14 dan dan 15 dengan hasil sebagai berikut : Tabel 3. Hasil pengujian tarik komposit pada panel panjat tebing 3 Dari tabel 1 diatas didapatkan data bahwa benda uji 1,2,3,4 dan 5 untuk spesimen uji pada panel panjat tebing 1 Rata-rata kekuatan tarik yaitu : 13.25 Mpa, rata-rata regangan yang terjadi adalah 0,251 % dan rata-rata modulus elastisitas adalah 4359,322 Mpa. Dari tabel 3 diatas didapatkan data bahwa benda uji 11,12,13,14 dan 15 untuk spesimen uji pada panel panjat tebing 3 Rata-rata 31 Suhdi, dkk; Analisa Kekuatan Mekanik Komposit Seratsabut Kelapa (Cocos Nucifera)
kekuatan tarik yaitu : 12,768 MPa, rata-rata regangan yang terjadi adalah 0,293 % dan ratarata modulus elastisitas adalah 3824,708 Mpa. Tabel 5. Nilai rata-rata kekuatan tarik, regangan, dan modulus elastisitas panel panjat tebing serat sabut kelapa (cocos nucifera) Panel fiberglass Dari sampel panel fiberglass dilakukan pengujian yang ditandai nomor spesimen ditandai nomor spesimen 16,17 dan 18 dengan hasil sebagai berikut: Tabel 4. Hasil pengujian tarik komposit serat kaca (fiberglass) Dari hasil pengujian tarik panel panjat tebing serat kaca (fiberglass) didapatkan data dengan nomor spesimen 16,17 dan 18, adalah rata-rata kekuatan tarik yaitu : 32,619 MPa, rata-rata regangan yang terjadi adalah 0,575 % dan ratarata modulus elastisitas adalah 7054,208 Mpa. Berdasarkan hasil uji kekuatan tarik yang terjadi pada panel panjat tebing 1,2, dan 3 yaitu menggunakan serat sabut kelapa (cocos nucifera) dengan perlakuan NaOH 5% selama 2 jam sebagai penguat dan menggunakan metode pembuatan yang sama yaitu hand lay up terdapat perbedaan pada masing masing panel, dimana kekuatan tarik tertinggi terdapat pada panel panjat tebing 1 yaitu 13,250 dan yang terendah pada panel panjat tebing 2 yaitu 12,549 dengan nilai rata-rata kekuatan tarik yang panel panjat tebing serat sabut kelapa (cocos nucifera) adalah 13,034 Mpa. Untuk nilai modulus elastisitas yang dimiliki oleh setiap spesimen uji dapat dipengaruhi oleh kekuatan tarik dan regangan yang terjadi pada saat pengujian. Setelah dilakukan pengujian tarik dari masing-masing benda uji maka nilai modulus elastisitas dari panel panjat tebing memiliki perbedaan dimana modulus elastisitas tertinggi terjidi pada panel panjat tebing 1 yaitu : 4359,322 MPa dan yang terendah terdapat pada panel panjat tebing 3 yaitu : 3824,708 MPa, sehingga didapatkan rata-rata modulus elastisitas yang terjadi pada panel panjat tebing 1,2, dan 3 adalah 4173,767 Mpa, sedangkan rata rata regangan sebesar 0,268%. Dari pengujian diatas dapat dilihat data perbandingan dari kekuatan tarik dan modulus elastisitas tarik dengan menggunakan metode D638 dari panel panjat tebing berserat sabut kelapa (cocos nucifera), serat kaca (fiberglass) dengan yang disyaratkan BSAPI. Bahwa hasil kekuatan tarik dari panel panjat tebing yang berserat sabut kelapa (cocos nucifera) yaitu: 13,034 MPa belum mampu mencapai kekuatan tarik yang disyaratkan oleh BSAPI yaitu : 22,6 MPa sedangkan panel panjat tebing yang berserat kaca (fiberglass) mencapai syarat kekuatan tarik dari BSAPI yaitu : 32,619 Mpa, seperti yang ditunjukan pada tabel berikut : 32 Suhdi, dkk; Analisa Kekuatan Mekanik Komposit Seratsabut Kelapa (Cocos Nucifera)
Tabel 6. Perbandingan kekuatan tarik dan modulus elastisitas tarik panel panjat tebing terhadap kekuatan tarik dan modulus elastisitas tarik yang disyaratkan BSAPI Tabel 7. Hasil pengujian lentur komposit berserat sabut kelapa (Cocos Nacifera) padapanel panjat tebing 1 Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa nilai modulus elastisitas tarik pada panel panjat tebing yang berserat sabut kelapa (cocos nucifera) yaitu: 4173,767 MPa dan panel panjat tebing yang berserat kaca (fiberglass) yaitu : 7054,208 MPa. mampu mencapai modulus elastisitas tarik yang disyaratkan oleh BSAPI syarat kekuatan tarik dari BSAPI yaitu : 1569,1 Mpa. 2. Hasil Uji Lentur Komposit Berpenguat Serat Sabut Kelapa (Cocos Nunifera) dan Fiberglass Setelah pembuatan benda uji yang terbuat dari serat sabut kelapa (cocos nucifera) dilakukan pengujian lentur seperti gambar berikut : Dari hasil pengujian lentur panel 1 panjat tebing didapatkan data sebagai berikut, yaiut rata-rata kekuatan lentur adalah 25,269 MPa, rata-rata deformasi yang terjadi adalah 0,775 % dan rata-rata modulus elastisitas lentur adalah 3148,893Mpa. Panel 2 Hasil pengujian lentur pada panel 2 dengan pengujian yang di tandai nomor spesimen 6,7,8,9 dan 10 didapatkan data berikut : Tabel 8. Hasil pengujian Lentur komposit berserat sabut kelapa (Cocos Nacifera) pada panel panjat tebing 2 Gambar 3. Pengujian lentur komposit berserat sabut kelapa Panel 1 Hasil pengujian lentur pada panel 1 dengan pengujian yang di tandai nomor spesimen 1,2,3,4 dan 5 didapatkan data berikut: Dari hasil pengujian lentur panel 2 panjat tebing didapatkan data sebagai berikut, yaiut rata-rata kekuatan lentur adalah 23,653 MPa, rata-rata deformasi yang terjadi adalah 0,653 % dan rata-rata modulus elastisitas lentur adalah 3605,868 Mpa. 33 Suhdi, dkk; Analisa Kekuatan Mekanik Komposit Seratsabut Kelapa (Cocos Nucifera)
Panel 3 Hasil pengujian lentur pada panel 3 dengan pengujian yang di tandai nomor spesimen 11,12,13,14 dan 15 didapatkan data berikut: Tabel 9. Hasil pengujian lentur komposit berserat sabut kelapa (Cocos Nacifera) pada panel panjat tebing 3 yaitu : 25,269 MPa dan yang terendah terdapat pada panel panjat tebing 2 yaitu : 23,653 MPa, dengan rata-rata kekuatan lentur 24,515 MPa. Tabel 11. Nilai rata-rata kekuatan lentur, deformasi lentur, dan modulus elastisitas lentur setiappanel panjat tebing Dari hasil pengujian lentur panel 2 panjat tebing didapatkan data sebagai berikut, yaiut rata-rata kekuatan lentur adalah 24,624 MPa, rata-rata deformasi yang terjadi adalah 0,744% dan rata-rata modulus elastisitas lentur adalah 3605,867 Mpa. Panel fiberglass Dari panel fiberglass dilakukan pembuatan sampel pengujian lentur yang ditandai nomor spesimen ditandai nomor spesimen 16,17 dan 18 dengan hasil sebagai berikut : Tabel 10. Hasil pengujian lentur komposit serat kaca (fiberglass)pada panel panjat tebing Dari hasil pengujian tarik panel panjat tebing serat kaca (fiberglass) didapatkan data sebagai berikut : rata-rata kekuatan lentur adalah 57,551 Mpa, rata-rata deformasi lentur adalah 2,791 % dan rata-rata modulus elastisitas lentur adalah 2464,796 Mpa. Berdasarkan hasil uji kekutan Lentur yang terjadi pada panel panjat tebing 1, 2 dan 3 terdapat perbedaan dimana kekuatan lentur tertinggi terjadi pada panel panjat tebing 1 Nilai deformasi lentur yang terjadi pada setiap spesimen uji dapat dipengaruhi oleh defleksi maksimum yang dialami setiap spesimen uji tersebut. Setelah dilakukan pengujian lentur dari masing-masing benda uji maka didapatkan hasil deformasi lentur tertinggi terdapat pada panel panjat tebing1 yaitu 0,775 % dan yang terendah terdapat pada panel panjat tebing 2 yaitu 0,653 %, sehingga rata-rata deformasi lentur maksimum yang terjadi pada panel panjat tebing 1,2, dan 3 adalah 0,724 %. Modulus elastisitas lentur yang dimiliki oleh setiap spesimen uji dapat dipengaruhi oleh kekuatan lentur dan deformasi lentur yang terjadi pada saat pengujian. Nilai rata-rata modulus elastisitas lentur yang terjadi pada panel panjat tebing 1,2, dan 3 adalah 3749,179 Mpa. Berdasarkan data hasil pengujian perbandingan dari kekuatan lentur dan modulus elastisitas lentur dengan menggunakan metode ASTM D790 dari panel panjat tebing berserat sabut kelapa (cocos nucifera), serat kaca (fiberglass) dengan yang disyaratkan BSAPI. Seperti tabel berikut : Tabel 12. Perbandingan kekuatan lentur dan modulus elastisitas lentur panel panjat tebing terhadap kekuatan lentur dan modulus elastisitas lentur yang disyaratkan BSAPI Dari tabel 12 di atas dapat dilihat bahwa hasil kekuatan lentur dari panel panjat tebing yang 34 Suhdi, dkk; Analisa Kekuatan Mekanik Komposit Seratsabut Kelapa (Cocos Nucifera)
berserat sabut kelapa (cocos nucifera) dengan menggunakan metode ASTMD790 yaitu: 24,515 MPa belum mampu mencapai kekuatan lentur yang disyaratkan oleh BSAPI yaitu : 112,8 MPa sedangkan panel panjat tebing yang berserat kaca (fiberglass) belum mencapai syarat kekuatan lentur dari BSAPI yaitu : 57,551 Mpa, sedangkan hasil modulus elastisitas lentur dari panel panjat tebing yang berserat sabut kelapa (cocos nucifera) yaitu: 3749,179 MPa mampu mencapai modulus elastisitas lentur yang disyaratkan oleh BSAPI yaitu : 3236,2 MPa dan panel panjat tebing yang berserat kaca (fiberglass) belum mencapai syarat modulus elastisitas lentur dari BSAPI yaitu : 2464,796S MPa. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan maka diambil kesimpulan bahwa: 1. Rata-rata kekuatan mekanis yang diperoleh komposit serat kelapa untuk pembuatan panel panjat tebing yaitu : kekuatan tarik 13,034Mpa, modulus elastisitas tarik 4359,322Mpa, kekuatan lentur 24,515 Mpa, modulus elastisitas lentur3649,179 Mpa. 2. Panel panjat tebing yang menggunakan serat sabut kelapa tidak bisa digunakan untuk panel panjat tebing karena kekuatan mekanis panel panjat tebing serat sabut kelapa belum mencapai kekuatan mekanis yang distandarkan oleh BSAPI. Disebabkan oleh panel panjat tebing yang berserat sabut kelapa ikatan seratnya tidak sekuat ikatan serat fiberglass karena masih terdapat rongga-rongga diantara serat sedangkan lembaran dari fiberglass ikatan seratnya rapat dan pada proses pembuatan komposit dengan metode hand lay up keterampilan pembuat komposit mempengaruhi hasil dari komposit yang dibuat. DAFTAR PUSTAKA [1] Dwi Prasetyo. 2010. Alat Penempat Jig Dan Fixture. (online), (Prasetyodwisaputro.blogspot.com/2010/09/jigand-fixture.html, diakses 14 Agustus 2014). Bambu Dan Serat Gelas Sebagai Alternatif Bahan Baku Industri. [4] Gita,A.S. 23 Juli 2013, pohon kelapa, kondungan, manfaat, dan klarifikasi kelapa. [5] Nurmailita. 2010. The Effect OF Coconut Coir Fiber Orientation With Polyester Resin On Characterizing Sheet Board. [6] Badan Standarisasi dan Akreditasi Pemanjatan Indonesia.2007 Detil Standard: Panel Panjat Tebing Artifisial Fibreglass. [7] https://fiberglassajm. wordpress. Com /2012/01/15/ pengertian-fiberglass/diakses padatanggal 2 maret 2015. [8] Diharjo, K., 2006. Pengaruh Perlakuan Alkali Terhadap Sifat Tarik Bahan Komposit Serat Rami-Polyester. Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin UNS:10-13 [9] Oroh, j.dkk, 2006. Analisa Krkuatan Mekanik Material Komposit dari Serat Sabut Kelapa. Teknik Mesin Universitas san Ratulagi Manado. [10] http://faisal pupa. blogspot.com/2011/09/ metoda-pembuatan-komposit.html /diakses 5 maret 2015. [11] Tri, H.K. 2012. Alternatif Pengganti Serat Karbon (Chopped Strand Mat) Dengan Memanfaatkan Serat Buah Kelapa (Cocos Nucifera) Dan Serat Tumbuhan Kantung Semar (Nepentes) Pada Sebuah Struktur. Skripsi tidak diterbitkan. Bangka Belitung : Universitas Bangka Belitung. [12] Rafiuddin, S & Zulkifli, D. 2012. Analisa Sifat Mekanis Tenunan Serat Rami Jenis Basket Tipe S 3/12 Dengan Matriks Epoksi Resin (Kekuatan Bending ). [13] ASTM D 790-02 Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Rainforced Plastics and Electrical Insulating Materials. [2] http://eatrenkz.blogspot.com/2012/06/bab-iipengertian-komposit-secara-luas.html /diakses pada tanggal 04 maret 2015. [3] Danial Andri Porwanto dan Lizda Johar. Karakteristik Komposit Berpenguat Serat 35 Suhdi, dkk; Analisa Kekuatan Mekanik Komposit Seratsabut Kelapa (Cocos Nucifera)
36 Suhdi, dkk; Analisa Kekuatan Mekanik Komposit Seratsabut Kelapa (Cocos Nucifera)